artigo densidade detergente

8/20/2019 Artigo Densidade Detergente

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METROSUL IV – IV Congresso Latino-Americano de Metrologia

“A METROLOGIA E A COMPETITIVIDADE NO MERCADO GLOBALIZADO”09 a 12 de Novembro, 2004, Foz do Iguaçu, Paraná – BRASIL

Rede Paranaense de Metrologia e Ensaios

ESTUDO DA VARIAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DE DETERGENTESUTILIZANDO UM DENSÍMETRO DIGITAL

D.M.E.Santo Filho 1 , E.C.C.Farias1 , J.J.P.Santos Júnior 1

1 Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, Divisão de Metrologia Mecânica, Av.

Nossa Senhora das Graças, 50 – Xerém, Duque de Caxias, R.J., CEP 25250-020, Brasil, [email protected]

Resumo: No mercado brasileiro, existem váriasmarcas de detergentes utilizadas para uso doméstico.Nos dias atuais, observa-se que não há um consenso

entre os fabricantes, no que diz respeito à unidadeposta nas embalagens que são vendidas aoconsumidor. A maioria dos produtos é apresentada emunidade de volume, mas também existem outros quesão apresentados em unidades de massa. Este artigoestuda o comportamento da massa específica de oitodestes detergentes que são comercializados, comrelação à temperatura. A massa específica estárelacionada à massa e ao volume. As amostras forammedidas em um densímetro digital, variando-se a

temperatura de 18°C a 25°C. Foram posteriormentecalculadas as incertezas de medição e feitos osgráficos de variação de massa específica com relação

à temperatura.

Palavras chave: detergentes, massa específica,densímetro digital.

1. INTRODUÇÃO

A massa específica de líquidos pode ser obtida dediversas formas, entre elas, por picnômetros,densímetros de vidro e densímetros digitais.

Neste trabalho serão inseridas, em um densímetrodigital, amostras de vários detergentes, e medidas

suas respectivas massas específicas. Torna-seinteressante saber a massa específica dosdetergentes, uma vez que, através dela, podem ser determinadas, ou a massa ou o volume contido naembalagem. O produto comercializado vem com umaindicação ( de massa ou de volume ). A partir dos doisparâmetros mencionados, pode-se fazer umaverificação do terceiro.

Os densímetros digitais são instrumentos de mediçãode massa específica que estão ganhando espaçodevido à facilidade de utilização. Com estesinstrumentos, podem ser feitas medições com

amostras muito pequenas, com relação aosdensímetros de vidro. Com eles, também não há anecessidade de se ter um grande espaço físico para

armazenamento de soluções-padrão, com diversosvalores de massa específica. Além disso, atemperatura do compartimento em que o fluido é posto

pode ser variada de forma bastante rápida, evitando-se, deste modo, que se perca um tempo consideráveltrocando-se soluções para medição e estabilizando-sebanhos. Devido a esta facilidade de utilização, optou-se pela utilização deste instrumento para a realizaçãodeste estudo.

Será apresentada a comparação entre as massasespecíficas dos detergentes, por intermédio de umgráfico massa específica x temperatura. Tambémserão mostrados gráficos indicativos de umaconsiderável variação de volume e de massaespecífica em função da temperatura.

2. PROCEDIMENTO

As amostras de detergentes foram postas em umdensímetro digital. O compartimento que armazena asamostras para medição é um tubo em formato de U.Elas são postas por intermédio de uma seringahipodérmica. Deve-se tomar o cuidado de sepreencher completamente o tubo, uma vez que apresença de bolhas faz com que a leitura não sejacorreta.

Fig.1 Tubo em U do Densímetro Digital

Mesmo sendo tomados todos os cuidados ao sepreencher com a amostra o tubo em U, ainda podehaver a formação de bolhas. Para minimizar esteproblema, as amostras foram previamente deaeradas.

Os resultados de massa específica da água e do ar jásão previamente conhecidos [1] e já estão na memóriado instrumento.

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



Para cada temperatura, foram feitas duas medições

de cada amostra, entre 18°C a 25°C, variando-se 1°Cpara cada medição.

O tubo é eletromagneticamente excitado para vibrar àfreqüência natural do líquido que é posto nele [2]. Osperíodos e freqüências de oscilação são função damassa especifica do líquido [3].

4. EQUAÇÕES

4.1 Determinação Da Massa Específica Do Líquido

A equação [5] para determinação da massa específicado líquido indicada no densímetro digital é:

) ( ) ( ) D RT t t F L LavLvava Li δρδδρδρρρ ++++−⋅−= 22 (1)

Onde:

ρLi = Massa específica do líquido indicado nodensímetro digital , em g / cm

3

ρa = Massa específica do ar indicada no densímetrodigital, em g / cm

3

Fv = valor indicado para determinação do Fator interno de calibração g/cm3

tva = valor indicado diretamente proporcional aoperíodo de oscilação do ar

tv L= valor indicado diretamente proporcional aoperíodo de oscilação do líquido

δρa = Variação da massa específica do ar durante amedição da solução, em g/cm

3

δρL (T) = Variação da massa específica do líquido

δR ( ρL ) = Repetitividade das medições (aleatório)

δD = Correção devido ao amortecimento (oscilação)do fluido

4.2 Equação para determinação da massaespecífica do líquido corrigido no densímetrodigital:

ρLpc = ρ Lp - β.(T ic - T Lp ) (2)

Onde:

ρLpc =Massa específica do líquido no padrão corrigida,em g/cm

3

ρLp =Massa específica do líquido medida no padrão,em g/cm

3

β=Variação da massa específica do líquido para ∆t = 1oC

T ic = Temperatura indicada no densímetro digital

corrigida em oC

T Lp= Temperatura do líquido indicado no padrão emoC

5. RESULTADOS

As tabelas abaixo mostram os resultados encontradospara os oito detergentes estudados. São mostradasduas tabelas que indicam a variação de volume comrelação à temperatura. A faixa de medição de

temperatura varia de 18°C a 25°C. Além destesvalores, também é mostrado um valor extrapolado

para 40°C.

Observem que em uma faixa de 22°C há umavariação de volume, para todos os detergentesestudados, de mais de 3 cm

3 .

Já para massa, isso não ocorre. Se, por exemplo, umaquantidade de líquido for posta em um picnômetro, à

temperatura de 20°C, e este for fechado e aquecidoaté 25°C, a massa específica do líquido diminuirá e osvolumes, tanto do material do picnômetro, quanto dolíquido, aumentarão. A variação de massa, no entanto,será desprezível em comparação com as outrasgrandezas de entrada.

Não foram consideradas as massas das embalagens( só as massas específicas dos detergentes são objetode estudo ). Também não foram verificadas se asquantidades indicadas nas embalagens ( usualmente500 ml ou 500 g ) estão corretas. Foi considerado,como condição inicial, que cada embalagem possui500 g de detergente, para que seja mostrada avariação de volume com relação à temperatura.

Tab.1 Volume dos quatro primeiros detergentes de acordocom a temperatura

T 1 2 3 4oC Volume Volume Volume Volume

18 489,35648 489,50742 488,21666 488,24533

19 489,49079 489,64182 488,35990 488,37425

20 489,63719 489,79081 488,50481 488,5119921 489,81161 489,96284 488,67683 488,68398

22 489,99879 490,14534 488,84875 488,86305

23 490,15782 490,30684 488,99767 489,01673

24 490,31681 490,46832 489,13219 489,16319

25 490,47603 490,63002 489,26214 489,3098640 492,94560 493,09738 491,59152 491,66988

Tab.2 Volume dos quatro últimos detergentes de acordocom a temperatura

T 5 6 7 8oC Volume Volume Volume Volume

18 490,09302 487,03484 489,49084 494,49234

19 490,19891 487,15598 489,60171 494,58799

20 490,31979 487,28473 489,44480 494,69697

21 490,47019 487,44268 489,84065 494,83267

22 490,62663 487,61361 489,98944 494,98242

23 490,76430 487,75716 490,11243 495,10725

24 490,89710 487,89828 490,23777 495,21729

25 491,03009 488,03961 490,36089 495,3569640 493,10550 490,26034 492,27333 497,25016



A tabela abaixo mostra a variação de massaespecífica com relação à temperatura.

Tab.3 Massa Específica dos quatro primeiros detergentes

de acordo com a temperaturaT 1 2 3 4

oC ρ ρ ρ ρ

18 1,02175 1,02144 1,02415 1,02408

19 1,02147 1,02115 1,02385 1,02381

20 1,02116 1,02084 1,02354 1,02352

21 1,02080 1,02049 1,02317 1,02316

22 1,02041 1,02011 1,02281 1,02278

23 1,02008 1,01977 1,02250 1,02246

24 1,01975 1,01943 1,02221 1,02215

25 1,01942 1,01910 1,02195 1,02185

40 1,01432 1,01400 1,01711 1,01695

Tab.4 Massa Específica dos quatro últimos detergentes de

acordo com a temperatura

T 5 6 7 8oC ρ ρ ρ ρ

18 1,02022 1,02662 1,02149 1,01117

19 1,01999 1,02637 1,02125 1,01097

20 1,01974 1,02610 1,02104 1,01073

21 1,01943 1,02576 1,02075 1,01045

22 1,01911 1,02541 1,02044 1,01014

23 1,01882 1,02511 1,02018 1,00990

24 1,01854 1,02481 1,01991 1,00966

25 1,01827 1,02452 1,01966 1,00942

40 1,01398 1,01987 1,01569 1,00553

A tabela abaixo mostra o estudo das incertezas [5] [6]de medição com relação à massa específica.

Tab.5 contribuições de cada grandeza de entrada

Detergente IncertezaExpandida

g / cm³

IncertezaCombinada

g / cm³

Fator de Abrangência

k

1 0,00020 0,00010 2,017

2 0,00021 0,00010 2,019

3 0,00023 0,00011 2,010

4 0,00021 0,00010 2,0205 0,00021 0,00010 2,022

6 0,00023 0,00011 2,016

7 0,00024 0,00012 2,025

8 0,00033 0,00016 2,015

Abaixo são mostradas as variações de massaespecífica com relação à temperatura, para os oitodetergentes estudados. Esta figura já leva emconsideração correções de massa específica.



Figura 2 Massa Específica Corigida x Temperatura

Figura 3 Volume corrigido x Temperatura

1,00800

1,01000

1,01200

1,01400

1,01600

1,01800

1,02000

1,02200

1,02400

1,02600

1,02800

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Temperatura ºC

m a s s a e s p e c í f i c a c o r r i g i d a

Seqüência1

Seqüência2

Seqüência3

Seqüência4

Seqüência5

Seqüência6

Seqüência7

Seqüência8

486,00000

488,00000

490,00000

492,00000

494,00000

496,00000

498,00000

0 10 20 30 40 50

Temperatura ºC

V o l u m e c m ³

Seqüência1

Seqüência2

Seqüência3

Seqüência4

Seqüência5

Seqüência6

Seqüência7

Seqüência8



CONCLUSÃO

Os produtos estudados possuem massa específicaentre 1,008g / cm

3e 1,027 g / cm

3.

Foram observadas variações de massa específica ede volume, com relação à temperatura,aparentemente pequenas para todas as amostras dedetergentes estudadas. Se for analisada somente umaembalagem, a perda não parece grande. Porém, sefor considerado que são vendidas dezenas demilhares de unidades destes produtos por mês, aperda, em cm

3 , é considerável.

Uma representação por massa é mais adequada paraos consumidores. Com uma balança ao lado esabendo-se o valor da massa da embalagem ( com asdevidas tolerâncias ), eles mesmos podem fazer umaverificação superficial da massa total do produto e da

embalagem.

Da mesma forma, uma verificação detalhada, por parte da Diretoria de Metrologia Legal, Setor de Pré-Medidos, pode ser de mais fácil compreensão para osconsumidores, se for feita por massa em vez de feitapor volume.

Há necessidade de se fazer estudos nos detergentescom relação a outras grandezas, tais comoviscosidade, visto que há detergentes que sãoclassificados pelas empresas como géis e outroscomo líquidos.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos às colegas Fabiana, Aline e Maria Auxiliadora, da Diretoria de Metrologia Legal, Setor dePré-medidos, por nos fornecerem o material para queeste estudo pudesse ser realizado e por nos daremesclarecimentos com relação a portarias eregulamentações existentes sobre o assunto.

Agradecemos a José Renato, Claudio e Valter Aibe,da Diretoria de Metrologia Científica, Divisão deMetrologia Mecânica, pelas sugestões.

REFERÊNCIAS

[1] ISO 15212-1 Oscillation-type density meters – Part 1:Laboratory Instruments, First Edition, 1998-10-01.

[2] S.V.Gupta, “Practical Density Measurement andHydrometry”, Institute of Physics Publishing Bristol andPhiladelphia, 2002.

[3] ISO 15212-1 Oscillation-type density meters – Part 2:Process instruments for homogeneous liquids, First Edition,2002-03-01.

[4] Vocabulário de Termos Fundamentais e Gerais deMetrologia – Portaria Inmetro, n

0 29, de 10/3/95.

[5] Aibe, V.Y., 2002, "Curso de Estatística e Cálculo daIncerteza de Medição". Curso realizado no Inmetro.

[6] Couto, P.R., Guimarães, 2002, "Curso de Incerteza deMedição de Análises Químicas". Curso realizado no Inmetro.

[7] Vocabulário Internacional de Metrologia Legal -Portaria Inmetro , n

0 102, de 10/6/98.

Autores: M.Sc. Dalni Malta do Espirito Santo Filho, Inmetro

(Diretoria de Metrologia Científica e Industrial / Divisão deMetrologia Mecânica / Laboratório de Fluidos ), Av. Nossa

Senhora das Graças, 50, CEP 25250-020, Duque de Caxias, Rio deJaneiro, Brasil, Tel 55 (21)2679-9041, [email protected]

Técnica em Metrologia, Estela Cristina Cavalcante de Farias,

Inmetro (Diretoria de Metrologia Científica e Industrial / Divisãode Metrologia Mecânica / Laboratório de Fluidos ), Av. Nossa

Senhora das Graças, 50, CEP 25250-020, Duque de Caxias, Rio deJaneiro, Brasil, Tel 55 (21)2679-9040, [email protected]

M.Sc. José Júlio Pinheiro dos Santos Júnior, Inmetro (Diretoria deMetrologia Científica e Industrial / Divisão de Metrologia

Mecânica / Laboratório de Fluidos ), Av. Nossa Senhora dasGraças, 50, CEP 25250-020, Duque de Caxias, Rio de Janeiro,

Brasil, Tel 55 (21)2679-9040, [email protected]

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